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天津弗洛拉自動化科技有限公司
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2017-8-16 閱讀(1209)
生活中，大家經(jīng)常接觸到2B鉛筆，時而互相調(diào)侃。鉛筆其實除了2B，還有HB等等。學(xué)工科以后就會去猜想：這個2B到底是什么意思？
作為一個理論力學(xué)剛好及格出頭的小編，直觀的思維就是：硬度。想當(dāng)年物理老師還告訴我們，軟的是滑石、石墨，比較硬的有鉑金啊，鋼鐵，硬的那些就是很貴很貴各種高大上的寶石，水晶、剛玉、鉆石。其實這個就是“莫氏硬度”。
莫氏硬度是表示礦物硬度的一種標準，分成十個等級。
說回到鉛筆，鉛筆中：B=BLACK（黑度），H=HARD（硬度），B數(shù)越多鉛筆就越黑越軟，H數(shù)越多就越硬顏色越淺。鉛筆硬度等級排序：10B、9B、8B、7B、6B、5B、4B、3B、2B、B、HB、F、H、2H、3H、4H、5H、6H、7H、8H、9H、10H。10B軟墨深，10H硬墨淺。所以它不是莫氏硬度。
（扯了這么多，其實就想引出今天的話題：硬度。凹死小編了，看在這么辛苦的份上怎么也在文章末尾點一下大拇指吧?。?/span>
一、什么是硬度
金屬重要的性質(zhì)之一是硬度。鐵釘子可以釘入木頭是因為鐵比木頭硬。將另一物體向某一物體表面壓入時，該物體的抵抗能力就是硬度。歸結(jié)到定義就是材料通過*塑性變形抵抗外加載荷的強度性能。
二、常見的硬度
在硬度檢測中，我們經(jīng)常會看到布氏、洛氏、維氏這些詞語。它們是什么意思呢？小編現(xiàn)在慢慢向您說來......
我們知道硬度是當(dāng)一個物體向某一物體壓入時，該物體的抵抗能力。那么科學(xué)家們就根據(jù)這個原理將測試分為兩大類：劃痕硬度和壓入硬度。
所謂的劃痕硬度，簡單來說是用不同硬度的鉛筆劃待測物體表面。
壓入硬度是將某種材質(zhì)、形狀的壓頭以一定的負載和速度壓入待測物體，然后根據(jù)壓痕的面積、大小或者深度來計算。其中壓入硬度根據(jù)壓入速度不一樣分為靜載壓入硬度和動載壓入硬度（也叫回跳硬度）。
金屬硬度大多屬于靜載壓入硬度。
三、常見的壓入硬度（布氏、洛氏、維氏）
布氏硬度
用一定直徑（D）的硬質(zhì)合金球體壓頭，以相應(yīng)的載荷F（kgf或N）壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間（T）后卸載。布氏硬度的定義即為試驗力F除以壓痕球形表面積（S）所得的商。
計算公式：
注：
①HBS表示壓頭為淬硬鋼球，用于測定布氏硬度值在450以下的材料，如軟鋼、灰鑄鐵和有色金屬等。
②HBW表示壓頭為硬質(zhì)合金，用于測定布氏硬度值在650以下的材料。
③適用于鑄鐵、非鐵合金，各種退火、調(diào)質(zhì)鋼材。
洛氏硬度
樣件特別硬時，布氏硬度無法提供準確試驗。洛氏硬度就登場了。
試驗的原理是在初始載荷和載荷先后作用下，將金剛石圓錐體或淬火鋼球壓頭壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸載，用增加的壓痕深度來計算。
計算公式： HR=k—h/0.002。當(dāng)壓頭為金剛石時，k=100；當(dāng)壓頭為淬火鋼球時，k=130。
對于洛氏硬度，優(yōu)點是壓痕小不損壞工件，操作簡便適合批量檢測。缺點也在于壓痕小，試驗值較分散，易引起操作誤差。
注：
①HRA是采用60Kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料。例如：硬質(zhì)合金。
②HRB 是采用100Kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球求得的硬度，用于硬度較低的材料。例如：軟鋼、有色金屬、退火鋼、 鑄鐵等。
③HRC 是采用150Kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度較高的材料。例如：淬火鋼等。
④因為洛氏測量是壓痕深度，所以樣品的粗糙度Ra≦0.8um。
⑤對試樣的小厚度H要求不小于壓痕深度的h的10倍。
維氏硬度
為了從軟到硬的各種金屬材料用一個壓頭來測得連續(xù)一致的硬度標度，就產(chǎn)生了維氏硬度測量法。
維氏硬度的試驗原理與布氏硬度相同，也是根據(jù)壓痕單應(yīng)面積所承受的試駐力來計算硬度值。維氏硬度用夾角136度的金剛石四棱錐體壓頭，使用很小試驗力F（0.5、1、2、5、10、20、50kg力）壓入試樣表面，測出壓痕對角線長度d，計算得到壓痕表面積，用F/S比值衡量硬度大小。
計算公式：HV=1.8544P/L2
注：
① 表示方法：在HV前面寫硬度值，HV后面按順序?qū)懺囼灹?用kgf表示)和試驗力保持時間(用s表示)，一般保持時間為l0～15s的，可不注明時間。例如640HV30/20，表示用30kg持時間為20s條件下測得的硬度值為640。
四、硬度之間的關(guān)系
對于壓入硬度中的布氏、洛氏和維氏硬度來說，經(jīng)過長期的積累工程師們已經(jīng)把它和與靜強度指標(抗拉強度)建立了經(jīng)驗換算關(guān)系。
1.努氏硬度與維氏硬度的換算
(1)以相同硬度的物體對努氏維氏兩種壓頭具有相等的抗力為依據(jù)，分別對維氏努氏兩種壓頭在加載荷下的應(yīng)力進行推導(dǎo)，再根據(jù)σHK=σHV得出：HV=0.968HK。本公式是在低載荷下測得，誤差比較大。此外在硬度值大于HV900時此公式誤差很大，失去參考價值。
(2)經(jīng)過推導(dǎo)與修正提出努氏硬度與維氏硬度的換算公式為
經(jīng)實際數(shù)據(jù)驗證，該公式的大相對換算誤差為0.75%，具有較高的參考價值。
2.洛氏硬度與維氏硬度的換算
(1)對Hans·Qvarnstorm提出的The Qvarnstorm換算公式
進行修正后得出洛氏硬度與維氏硬度的換算公式為：
此公式用我國公布的黑色金屬硬度標準數(shù)據(jù)進行換算，其HRC誤差基本上在±0.4HRC 范圍內(nèi)，其大誤差也僅士0.9HRC，計算的HV誤差大為±15HV。
(2)根據(jù)不同壓頭所受應(yīng)力σHRC=σHV，通過對洛氏硬度與維氏硬度壓痕深度關(guān)系曲線的分析得出公式
本公式與國家標準實驗換算值對照,換算式計算結(jié)果與標準實驗值之誤差為±0.1HRC。
(3)根據(jù)實際的實驗數(shù)據(jù)利用線性回歸的方法對洛氏硬度與維氏硬度的換算進行探討，得出公式：
本公式使用范圍小，誤差較大，但計算簡便，在對精度要求不高時可以使用。
3.洛氏硬度與布氏硬度的換算
(1)對布氏壓痕和洛氏壓痕深度關(guān)系進行分析，根據(jù)壓頭的應(yīng)力σHRC=σHB得出換算公式
計算結(jié)果與國家標準實驗值對照，換算式計算結(jié)果與標準實驗值之誤差為±0.1HRC。
(2)根據(jù)實際實驗數(shù)據(jù)用線性回歸法得到公式
公式誤差偏大，使用范圍偏小，但計算簡便，在對精度要求不高的情況下可以使用。
4.布氏硬度與維氏硬度的換算
布氏硬度與維氏硬度的關(guān)系，同樣根據(jù)σHB=σHV得出公式
此公式換算結(jié)果與國家標準換算值對照，換算誤差為±2HV。
5.努氏硬度與洛氏硬度的換算
因為努氏硬度與洛氏硬度的對應(yīng)曲線類似于拋物線，故由曲線得出近似的換算公式為
此公式比較，可以作為使用參考。
